大連化物所微型超級電容器研究獲進(jìn)展

　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊采用自下而上熱解法制備出連續(xù)、均勻、超薄的硫摻雜石墨烯薄膜，并將其應(yīng)用于高比容量微型超級電容器，相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（J. Am. Chem. Soc.，DOI:10.1021/jacs.7b00805）上。該工作受到《物理化學(xué)學(xué)報》（Acta Physico-Chimica Sinica）主編、北京大學(xué)教授、中科院院士劉忠范的關(guān)注，他在該學(xué)報上撰寫了《自下而上法制備硫摻雜石墨烯薄膜應(yīng)用于微型超級電容器》的亮點(diǎn)文章（DOI:10.3866/PKU.WHXB201703171），并進(jìn)行了Highlight報道。

　　高度集成化、輕量便攜化和功能結(jié)構(gòu)一體化電子設(shè)備的迅速發(fā)展，迫切需要與其配套的新型儲能器件。微型超級電容器因其輕量化、體積小、超高功率密度等優(yōu)勢備受關(guān)注；其中，發(fā)展高性能電極材料是實現(xiàn)高性能微型超級電容器的重要研究方向之一。研究發(fā)現(xiàn)，一種或多種雜原子（氮、硼、硫）摻雜石墨烯能夠顯著提高超級電容器性能；但是，以納米石墨烯為前軀體，采用自下而上精確制備出厚度均一、大面積的硫摻雜石墨烯薄膜仍面臨很大挑戰(zhàn)。

　　該研究團(tuán)隊利用納米金薄層的二維納米限域效應(yīng)和金催化作用，采用自下而上逐步熱解法成功制備出連續(xù)、均勻的硫摻雜石墨烯薄膜；以該薄膜為電極，采用微納加工技術(shù)構(gòu)建微型超級電容器。該電容器具有體積比容量高（582F/cm3）、循環(huán)穩(wěn)定性好和功率密度高（1191W/cm3）等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)理研究表明，納米金薄層的存在有利于形成穩(wěn)定的S-Au鍵、C-S鍵，從而實現(xiàn)了納米石墨烯主體結(jié)構(gòu)完整、硫元素均勻摻雜和薄膜厚度均一。該工作為自下而上法可控制備大面積、連續(xù)石墨烯薄膜提供了新思路；也為硫摻雜石墨烯提供了新方法，并證實了硫摻雜能顯著提高石墨烯薄膜的電化學(xué)性能。

　　上述工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、遼寧省自然科學(xué)基金、國家青年千人計劃等項目的資助。

大連化物所微型超級電容器研究獲進(jìn)展